PSM에서 **BLEVE(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion, 비등액체 팽창증기 폭발)**는 압력용기나 저장용기 내부의 액체가 고온·고압 상태에서 갑자기 방출되면서 급격히 기화하고, 그 결과 큰 압력파와 비산물·화염을 발생시키는 중대사고 형태입니다.

특히 LPG, 프로판, 부탄처럼 대기압에서 쉽게 기화할 수 있는 액화가스가 압력용기에 저장되어 있고 외부화재로 용기가 가열되는 상황에서 대표적으로 발생할 수 있습니다.

BLEVE는 단순한 “탱크 폭발”로 이해하기보다 다음 과정으로 보는 것이 좋습니다.

외부열 유입 → 용기 내부 압력상승 → 액상부 감소·기상부 증가 → 용기강도 저하 → 파열 → 급격한 감압 → 액체 순간기화 → 압력파·비산물·화염 발생

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1. BLEVE란?

BLEVE는 압력용기 내부의 액체가 그 액체의 정상 비등점보다 높은 온도에서 압력에 의해 액체 상태로 유지되고 있다가, 용기가 갑자기 파열되면서 압력이 급격히 낮아져 순간적으로 대량 기화하는 현상입니다.

대표적인 특징은 다음과 같습니다.

항목	내용
저장상태	압력에 의해 액체 유지
주요 대상	LPG, Propane, Butane 등
주요 원인	외부화재·과열·기계적 파손
주요 현상	급격한 감압과 Flashing
사고결과	압력파, 파편, 열복사
가연성 물질	Fireball 동반 가능

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2. BLEVE는 연소폭발과 다르다

BLEVE는 반드시 화학적 폭발만을 의미하는 것은 아닙니다.

중요한 것은 압력용기의 급격한 파열과 내부 액체의 순간적인 팽창입니다.

구분	BLEVE	일반 연소폭발
주된 에너지원	압력 + 과열액체 팽창	빠른 연소반응
Vessel 파열	매우 중요	반드시 필요하지 않음
가연성 여부	비가연성도 가능	가연성 물질 필요
Fireball	가연성 물질이면 가능	조건에 따라 발생
파편	주요 피해요인	상황에 따라

따라서 BLEVE는 압력용기의 구조적 파손사고로 접근해야 합니다.

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3. BLEVE 발생의 기본 조건

BLEVE가 발생하려면 일반적으로 다음 조건이 함께 존재합니다.

조건	내용
압력용기	내부 압력이 존재
액체 존재	과열 가능한 액체
높은 액체온도	대기압 비등점보다 높은 상태
갑작스러운 감압	Vessel 파열 또는 대규모 개방
충분한 저장에너지	액체의 순간기화 가능

특히 액화가스는 정상 저장상태에서도 상당한 압력을 가지고 있기 때문에 BLEVE에 취약할 수 있습니다.

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4. 외부화재가 대표적인 Initiating Event

BLEVE의 대표적인 시작사건은 외부 Pool Fire 또는 Jet Fire에 의한 Vessel 가열입니다.

예를 들어 LPG Bullet Tank 주변에서 Pool Fire가 발생했다고 가정하겠습니다.

외부화재의 열이 Vessel 벽면을 가열하면 다음 현상이 발생합니다.

과정	영향
Vessel 가열	내부 액체온도 상승
증발 증가	내부 압력 상승
PSV 작동	Vapor 방출
액위 감소	Vapor Space 증가
금속온도 상승	Vessel 강도 저하
지속 가열	파열 가능성 증가

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5. 액상부와 기상부 가열은 다르다

BLEVE에서 매우 중요한 부분입니다.

용기 벽면이 액체와 접촉하고 있는 부분은 내부 액체가 열을 흡수하면서 벽면온도 상승을 어느 정도 억제할 수 있습니다.

반면 기상부(Vapor Space) 벽면은 내부에서 충분히 냉각되지 못하므로 외부화재에 노출되면 금속온도가 빠르게 상승할 수 있습니다.

구분	Liquid Wetted Area	Vapor Space Area
내부 열제거	액체가 열 흡수	상대적으로 낮음
금속온도 상승	비교적 완만	빠를 수 있음
강도 저하	상대적으로 늦음	빠를 수 있음
BLEVE 취약성	상대적으로 낮음	높음

그래서 BLEVE 예방에서는 Vapor Space가 화염에 직접 노출되는 상황을 특히 중요하게 봅니다.

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6. PSV가 있다고 BLEVE가 완전히 방지되는 것은 아니다

PSV는 과압을 방출하는 중요한 보호장치입니다.

하지만 외부화재에 의해 Vessel Wall 자체가 고온으로 약해지는 경우에는 PSV가 압력을 낮춰도 용기강도가 급격히 저하될 수 있습니다.

보호기능	역할	한계
PSV	내부 압력 완화	Vessel 금속온도 저하는 못함
Fire Water	외부 냉각	공급 신뢰성 필요
Insulation	열유입 감소	손상 여부 확인 필요
Passive Fire Protection	열차단	설계범위 확인 필요

즉, 과압보호와 화재노출 보호는 서로 다른 기능입니다.

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7. Fireball이 발생하는 이유

가연성 액화가스 Vessel이 BLEVE로 파열되면 내부 액체가 순간적으로 대량 기화합니다.

이 가연성 증기가 주변 공기와 빠르게 혼합되고 점화되면 Fireball이 형성될 수 있습니다.

Fireball의 특징은 다음과 같습니다.

• 매우 큰 화염구 형성
• 짧은 시간에 강한 열복사
• 넓은 인명 영향범위
• 인접설비 가열
• 2차 화재 유발

따라서 BLEVE는 압력파뿐 아니라 강한 열복사 사고로도 평가해야 합니다.

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8. Vessel 파편도 중요한 피해요인

BLEVE 발생 시 Vessel Shell이 여러 조각으로 파괴될 수 있습니다.

이 파편은 매우 높은 속도로 비산하여 멀리 떨어진 설비나 작업자에게 영향을 줄 수 있습니다.

피해요인	영향
압력파	구조물·창호 손상
Vessel Fragment	인명·설비 직접 충돌
Fireball	강한 열복사
Secondary Fire	인접설비 화재
Domino Effect	추가 파손사고

특히 대형 LPG Vessel의 경우 비산물은 단순한 부가효과가 아니라 주요 사고결과가 될 수 있습니다.

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9. BLEVE와 Jet Fire의 관계

BLEVE는 Jet Fire와 독립적인 사고가 아니라 서로 연결될 수 있습니다.

예를 들어,

고압 LPG 배관 누출 → 즉시점화 → Jet Fire → 인접 Vessel 가열 → Vessel 강도저하 → BLEVE

와 같은 시나리오가 가능합니다.

즉, Jet Fire가 BLEVE의 Escalation Source가 될 수 있습니다.

PSM 사고시나리오에서는 최초 누출만 보는 것이 아니라 Domino Effect까지 검토해야 합니다.

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10. BLEVE와 Pool Fire의 관계

Pool Fire 역시 BLEVE의 대표적인 원인이 됩니다.

예를 들어 Vessel 주변에서 액화가스 또는 가연성 액체가 누출되어 바닥에 고인 뒤 점화되면 Vessel 하부와 측면이 지속적으로 가열될 수 있습니다.

특히 화염이 Vapor Space까지 감싸는 조건에서는 BLEVE 위험이 커질 수 있습니다.

따라서 방유제(Dike)와 Drainage 설계는 단순한 누출확산 방지뿐 아니라 화염이 Vessel 주변에 오래 머무르지 않도록 하는 측면에서도 중요합니다.

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11. 액위(Level)가 BLEVE 위험에 미치는 영향

Vessel 내부 액위는 BLEVE 위험에 영향을 줍니다.

액위가 낮아지면 Vapor Space가 커지고 외부화재에 노출되는 비접액부(Unwetted Area)가 증가할 수 있습니다.

액위 상태	영향
높은 액위	Liquid Wetted Area 증가
낮은 액위	Vapor Space 증가
PSV 지속 방출	액체 증발·액위 감소
장시간 화재	비접액부 확대 가능

따라서 Fire Case에서 Vessel의 액위와 외부화염 위치를 함께 고려해야 합니다.

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12. 금속온도 상승과 강도저하

탄소강 등의 금속은 온도가 올라가면 항복강도와 인장강도가 감소합니다.

따라서 Vessel 내부 압력이 설계압력 이하라고 하더라도 금속온도가 과도하게 상승하면 현재 금속강도가 내부압력을 견디지 못할 수 있습니다.

이 개념을 정리하면,

압력 상승 + 금속 강도 저하 = 파열위험 증가

입니다.

그래서 BLEVE 예방에서는 압력제어뿐 아니라 Vessel Wall Temperature를 낮추는 냉각설계가 중요합니다.

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13. Fire Water Cooling

BLEVE 예방에서 대표적인 능동적 보호방법이 **소방수 냉각(Fire Water Cooling)**입니다.

소방수를 Vessel 표면에 공급하면 외부화재로부터 전달되는 열을 제거하여 금속온도 상승을 억제할 수 있습니다.

대표적인 방법은 다음과 같습니다.

설비	기능
Water Spray	Vessel 직접 냉각
Deluge System	넓은 표면 냉각
Fire Monitor	원거리 냉각
Hydrant/Hose	소방대 대응

특히 Vapor Space 영역이 충분히 냉각되도록 Spray Coverage를 확인하는 것이 중요합니다.

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14. Fire Water System의 신뢰성 확인

Fire Water가 설계되어 있어도 실제 사고 시 작동하지 않으면 보호효과가 없습니다.

따라서 다음을 확인해야 합니다.

확인항목	내용
Fire Water Pump	기동 신뢰성
Water Source	충분한 용량
Ring Main	공급 가능 여부
Deluge Valve	정상 작동
Nozzle	막힘·방향
Coverage	Vessel 전체 냉각 가능
Emergency Power	정전 시 작동
정기시험	실제 방수시험

PSM에서는 설계도면만 확인하지 않고 실제 방수 Coverage와 기능시험 기록까지 확인하는 것이 좋습니다.

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15. Passive Fire Protection

수동적 화재방호(Passive Fire Protection)는 화염으로부터 Vessel 또는 Support를 일정시간 보호합니다.

대표적인 방법은 다음과 같습니다.

• Fireproofing
• 내화재
• 내화 Insulation
• 구조물 Fireproofing

대상	목적
Vessel Shell	열유입 지연
Support	구조붕괴 방지
Skirt	Vessel 전도 방지
Pipe Rack	Domino 방지
ESD Valve	화재 중 기능유지

Passive Protection은 전원이나 작동명령이 필요 없다는 장점이 있지만 손상·박리·노후화를 정기적으로 확인해야 합니다.

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16. ESD와 원격차단(Remote Isolation)

BLEVE 예방에서는 화재 주변으로 계속 유입되는 연료를 빠르게 차단하는 것도 중요합니다.

예를 들어 LPG Vessel로 연결된 배관이 파손되면 Vessel 내용물이 계속 누출될 수 있습니다.

이때 다음 기능이 필요할 수 있습니다.

설비	기능
ESD Valve	사고구간 격리
Remote Isolation	안전한 장소에서 차단
Excess Flow Valve	대량유출 제한
Leak Detection	누출 조기감지
Fire Detection	화재 조기감지

차단밸브가 너무 멀리 있으면 격리 후에도 배관 내부의 재고량이 계속 방출될 수 있으므로 Isolation Segment Volume도 검토해야 합니다.

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17. Vessel 배치와 Separation Distance

BLEVE 사고의 피해를 줄이기 위해서는 설비배치도 중요합니다.

특히 다음 사항을 검토할 수 있습니다.

• LPG Vessel 간 이격
• Process Unit과 저장설비 이격
• 점화원과 거리
• Control Room 위치
• 주요 피난로 위치
• Fire Water 접근성
• Emergency Response 공간

설비를 너무 밀집하여 설치하면 한 Vessel의 Fire 또는 BLEVE가 인접 Vessel에 영향을 주어 연쇄적인 Domino 사고로 발전할 수 있습니다.

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18. HAZOP·LOPA에서 BLEVE 시나리오 검토

HAZOP에서는 단순히 “Vessel 과압 → 파열”로만 작성하기보다 외부화재 시나리오도 검토하는 것이 좋습니다.

예를 들어,

Pool Fire → LPG Vessel 가열 → PSV 작동 → Vapor Space 과열 → Vessel Strength 저하 → BLEVE → Fireball

과 같이 사고경로를 구체화할 수 있습니다.

Safeguard	역할
PSV	과압 방출
Fire Water	Vessel 냉각
Deluge	금속온도 상승 억제
Gas Detector	누출 조기감지
Fire Detector	화재 조기감지
ESD	연료 차단
Remote Isolation	사고구간 격리
Fireproofing	열영향 지연

LOPA를 수행한다면 각 Safeguard가 실제로 독립적인 보호계층(IPL) 요건을 충족하는지도 별도로 확인해야 합니다.

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19. PSM 현장점검에서 확인할 항목

BLEVE 가능성이 있는 LPG Vessel을 대상으로 현장점검을 수행한다면 다음 순서가 실용적입니다.

확인순서	점검내용
①	저장물질과 운전압력 확인
②	Vessel 설계압력·온도 확인
③	PSV 설정압력·용량 확인
④	Fire Case Relief 검토 여부
⑤	주변 Pool Fire 가능성 확인
⑥	Jet Fire 노출 가능성 확인
⑦	Deluge·Water Spray 설치 확인
⑧	Vapor Space 냉각 Coverage 확인
⑨	Fire Water 실제 기능시험 확인
⑩	ESD와 Remote Isolation 확인
⑪	Vessel Support Fireproofing 확인
⑫	인접설비와 Domino 가능성 확인
⑬	비상대피 및 Emergency Response 확인
⑭	MOC 이후 변경사항 확인

이렇게 보면 BLEVE 예방은 PSV 하나의 문제가 아니라 설비배치·화재방호·격리·냉각·비상대응을 연결하는 종합적인 설계문제라는 점을 알 수 있습니다.

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20. 정리

BLEVE는 압력용기 내부의 과열된 액체가 Vessel 파열과 함께 갑자기 감압되면서 순간적으로 기화하고, 그 에너지에 의해 큰 사고가 발생하는 현상입니다.

가연성 액화가스라면 Fireball까지 동반할 수 있습니다.

발생단계	주요 현상
① 외부화재	Vessel 가열
② 액체 가열	증기발생 증가
③ 압력상승	PSV 작동 가능
④ 액위감소	Vapor Space 확대
⑤ 비접액부 과열	금속강도 저하
⑥ Vessel 파열	급격한 감압
⑦ Flashing	액체 대량 기화
⑧ BLEVE	압력파·비산물
⑨ 점화	Fireball 가능
⑩ Domino	인접설비 확대사고

BLEVE 예방설계는 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

예방수단	목적
PSV	과압 방지
Fire Water Cooling	Vessel 금속온도 억제
Deluge/Water Spray	지속적인 표면냉각
Passive Fire Protection	열유입 지연
Gas/Fire Detection	사고 조기감지
ESD	연료공급 차단
Remote Isolation	안전한 위치에서 격리
Drainage/Dike	Pool Fire 위치·규모 관리
Separation Distance	Domino Effect 감소
Emergency Response	인명피해 저감

특히 BLEVE에서 기억해야 할 점은 “PSV가 있으므로 Vessel은 안전하다”라고 판단하지 않는 것입니다.

PSV는 내부압력을 제한할 수 있지만 외부화재에 노출된 Vapor Space의 Vessel Wall이 고온으로 가열되어 강도가 급격히 떨어지는 현상까지 막아주지는 못합니다.

따라서 PSM에서는 BLEVE 가능성이 있는 액화가스 저장설비를 검토할 때,

과압보호 → Vessel 냉각 → 화재감지 → 연료격리 → Passive Protection → 설비이격 → Domino Effect → 비상대응

을 하나의 사고방호체계로 연결하여 평가하는 것이 중요합니다.